简单介绍Java的静态分派和动态分派

程序员文章站 2022-07-23 21:36:03

最近复习JVM的知识，对于静态分派和动态分派的理解有点混乱，于是自己尝试写写代码，在分析中巩固知识。有如下一段代码，请问每一段分别输出什么？下面我简单地介绍一下从代码编译到方法调用的整个过程。 · 编译先看看第1段输出，child.foo()是调用父类还是子类的静态方法呢？在编译阶段，发生了 ......

最近复习jvm的知识，对于静态分派和动态分派的理解有点混乱，于是自己尝试写写代码，在分析中巩固知识。

有如下一段代码，请问每一段分别输出什么？

 1 package com.khlin.my.test;
 2 
 3 class base {
 4 
 5     public static void foo() {
 6         system.out.println("base.foo() invoked");
 7     }
 8 
 9     public void bar(int c) {
10         system.out.println("base.bar(int) invoked");
11     }
12 
13     public void bar(character c) {
14         system.out.println("base.bar(character) invoked");
15     }
16 
17     public void baz(object o) {
18         system.out.println("base.baz(object) invoked");
19     }
20 
21     public void baz(integer i) {
22         system.out.println("base.baz(integer) invoked");
23     }
24 
25 }
26 
27 class child extends base {
28     public static void foo() {
29         system.out.println("child.foo() invoked");
30     }
31 
32     public void bar(character c) {
33         system.out.println("child.bar(character) invoked");
34     }
35 
36     public void bar(char c) {
37         system.out.println("child.bar(char) invoked");
38     }
39 }
40 
41 public class app {
42 
43     public static void main(string[] args) {
44         base child = new child();
45 
46         system.out.println("第1段输出：");
47         child.foo();
48         child.bar(new character('c'));
49 
50         system.out.println("第2段输出：");
51         object integer = new integer(100);
52         child.baz(integer);
53 
54         system.out.println("第3段输出：");
55         child.bar('c');
56 
57     }
58 }

下面我简单地介绍一下从代码编译到方法调用的整个过程。

· 编译

先看看第1段输出，child.foo()是调用父类还是子类的静态方法呢？

在编译阶段，发生了静态分派。

1 base child = new child();

在我们创建一个对象时，如上图，base称为变量的的静态类型(static type), 或者叫做外观类型(apparent type)，后面的child则称为变量的实际类型(actual type)。

所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派动作，称为静态分派。静态分派的典型应用是方法重载，其发生在编译阶段，因此确定静态分派的动作实际上不是由虚拟机来执行的。

方法的接收者(reciever) 和方法的参数统称为方法的宗量，根据分派基于多少种宗量，可以将分派划分为单分派和多分派两种。

在静态分派的时候，选择目标方法的依据有两点，一是静态类型是base还是child，二是方法的参数类型。因此，静态分派是多分派。

接下来，我们来看看“第1段输出”代码生成的指令。通过javap -v app.class指令得出如下结果，可以看到第18和第31行两条指令的符号引用，和上述分析一致：child的静态类型是base，所以选择base类的方法；通过无参数和character类型，分别确定是具体哪个方法版本。

简单介绍Java的静态分派和动态分派

但最终两者的行为不一样，child.foo() 调用的是静态类型base的foo()，而child.bar(new character('c')) 则是调用实际类型child的方法。

原因就是出在两条指令不一样：invokestatic和invokevirtual

在java虚拟机里面提供了5条方法调用字节码指令：

invokestatic:调用静态方法

invokespecial:调用实例构造器<init>方法、私有方法和父类方法

invokevirtual: 调用所有的虚方法

invokeinterface:调用接口方法，会在运行时再确定一个实现此接口的对象

invokedynamic:先在运行时动态解析出调用点限定符所引用的方法，然后再执行该方法，在此之前的4条调用指令，分派逻辑是固化在java虚拟机内部的，而invokedynamic是由用户所设定的引导方法决定的。

具体原因是不同的指令在下一阶段（类加载的解析）的行为不一样，暂时先放到一边，我们再看看第2段输出的指令。

简单介绍Java的静态分派和动态分派

可以看出，在静态分派时，是根据传入方法的参数的静态类型来决定调用的方法版本，虽然有baz(integer)的方法，但是传入的参数integer的静态类型是object，所以调用了baz(object)。

再来看看第3段输出的指令，我们知道符号引用肯定还是base类里的方法(尽管child类里有参数一样的bar(char c) 方法)，但base里没有一模一样参数(char类型) 的方法，不会报错吗？会调用哪个方法呢？

简单介绍Java的静态分派和动态分派

原来，编译器虽然能确定出方法的重载版本，但在很多情况下这个重载版本并不是“唯一的”，往往只能确定一个“更加合适”的版本。

具体可参考：https://www.cnblogs.com/kingsleylam/p/6789119.html

· 类加载之解析

解析阶段是虚拟机将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程。

只要能被invokestatic和invokespecial指令调用的方法，都可以在解析阶段中确定唯一的调用版本，符合这个条件的有静态方法，私有方法，实例构造器，父类方法4类，它们在类加载的时候就会把符号引用解析为该方法的直接引用。这些方法可以称为非虚方法，其他方法称为非虚方法（除了final方法）。

final修饰的方法，虽然是使用invokevirtual指令来调用，但由于它无法被覆盖，没有其他版本，因此也是非虚方法。具体参考：https://www.cnblogs.com/kingsleylam/p/6765426.html

回到第1段输出，child.foo()是invokestatic指令，那么在解析阶段，就会替换成直接引用，具体的类也就确定下来了，因此调用的是静态类型base.foo()。

而child.bar(new character('c')) 是invokevirtual, 在这个阶段可以确定调用的方法签名，但还不能确定方法的接收者的实际类型。它将由动态分派来完成确定。由于只有一个宗量影响，因此动态分派是单分派。

方法接收者的实际类型在下一阶段确定。

· 运行期的方法调用

在运行期根据实际类型确定方法执行版本的分派过程称为动态分派。

具体可以参考：https://www.cnblogs.com/kingsleylam/p/6789989.html

最终输出结果是：

简单介绍Java的静态分派和动态分派